起点仅仅是时速二百公里,然而当代中国高铁已然跑出了三百五十公里的商业运营所达速度。可是你是否知晓呢?这条实现提速的路途走过了将近百年时间,其背后存在着不计其数的技术变革以及路线方面的较量。
从法国设想到英国试水
20世纪50年代初的时候,法国率先提出了快速行驶列车的概念,那时欧洲铁路网络正面临着来自航空以及公路的竞争压力,法国人察觉到必须凭借速度去夺回客流量,1976年,英国投入使用了由柴油电动机车去牵引的载客列车,其最高行驶速度达到了200公里每小时,成为了当时那个时间段英国速度最快的火车,这一试验使得全世界看到了传统铁轨所潜在的能力。
法国并未因英国的成功而停下前行步伐,他们转向专注电力机车,1978年高速电力牵引列车创造了时速达260公里的纪录,这两种技术路线各有些许优劣之处,柴油机车对线路改造的要求较低,然而其提速空间有限,电力机车动力更为强劲,可是却需要配套供电系统,这场技术竞赛为后来各国发展高速铁路积攒了关键数据。
TGV开启高铁新纪元
在1981年10月的时候,法国的高速列车“T.G.V”,于巴黎至里昂干线开始正式投入使用,这款列车运用了流线型设计,和常规列车相比较,空气阻力降低了三分之一,它的动力装置功率强盛,爬坡能力显著,能够在35%的陡坡之上高速行驶,就连在坡道上也能够平稳起动,最令人惊奇的是,它凭借使用普通铁轨创造下了时速380公里的纪录。
这一突破证实了传统铁路系统存有极大潜力,TGV的成功不但使法国成为高铁技术引领者,还推动德国、日本等国加快自身的研发规划,巴黎到里昂的行程用时从4小时缩减至2小时,沿线城市的商业关联马上变得紧密,房地产以及旅游业因而受益,高铁对区域经济的带动功效首次被大规模证实。
传统技术的极限在哪里
如今的高速列车依旧是基于柴油机车、电力机车以及传统铁路的基本架构,工程师们于动力系统方面、行走系统方面、车厢外形方面以及路轨系统方面做了诸多改进,然而轮轨摩擦的根本问题并未得到解决,列车速度越高,车轮跟钢轨的摩擦阻力就越大,磨损也就越严重,如此便形成了难于突破的瓶颈。
西德、日本、美国曾试着建造单轨铁路,这种轨道体系可以适应更高的速度,然而建设费用比普通铁路要高出许多。单轨铁路的结构繁杂,没办法承受长途重载运输,所以没有在全球得到普及。这表明在现有的技术体系当中,速度的提升和成本的控制之间存在着尖锐的矛盾。要是想达成更大的飞跃,就一定要跳出传统牵引和路轨的思维框架。
磁悬浮技术带来新可能
磁悬浮列车彻底摒弃了车轮与轨道的接触形式,它借助电磁力致使车体悬浮于轨道之上,消除了摩擦阻力,依据理论而言速度能够超过600 公里,德国以及日本在磁悬浮领域投入了数目众多的研究,各自发展出电磁悬浮与电动悬浮两种技术路线,中国上海磁浮示范线自2003年开始运营直至如今,最高时速达成430公里。
可是磁悬浮存在显著的不足之处,它的线路得全新去修筑,没办法利用现有的铁路网络,使得开始阶段的投资极为庞大,一条磁悬浮线路的造价一般是普通高铁的三倍还要多,并且和既有的铁路系统不相容,这表明磁悬浮更适宜连接特大城市的高密度客流通道,很难在短时间内取代现有的高铁网络。
现实选择下的速度之争
大多数国家于成本跟性能之间,挑选了传统的高铁技术,中国高铁自2008年京津城际开通直至如今,运营的里程已经超过了4.5万公里,涵盖了全国主要的城市,动车组列车在复兴号系列之上达成了350公里的常态化来运营,能耗以及安全指标均达到了世界领先的水平,这套体系最大的优势在于能够兼容既有的线路,能够逐步地进行升级。
日本新干线选取了轮轨技术路线,法国TGV选取了轮轨技术路线,德国ICE也选取了轮轨技术路线。各国于信号系统方面持续改进,各国在减震降噪方面持续改进,各国在节能降耗等方面持续改进,欲在现有物理极限之内再度挖掘潜力。比如说新一代碳纤维车体减轻了自重,永磁同步电机提升了能效,这些均使得列车于时速350公里之际更为稳定且经济。传统技术的优化远远尚未抵达终点。
未来高铁何去何从
磁悬浮跟传统高铁之间并不是那种非此即彼的关系,中国正在推进时速600公里高速磁悬浮试验样车之事,同时也在开展更先进轮轨技术的研究活动,要是未来形成分层运输体系,那就是会有350公里高铁那般覆盖绝大部分城市的情况存在,而是还会有超高速磁悬浮用于连接核心城市群的状况出现,并且这二者是互补的而不是替代的关系。
票价、班次以及出行时间,是绝大多数普通乘客最为上心关注之处。不管技术究竟怎样进行演变发展,高铁所具备的核心价值一直以来都在于安全、准时以及经济实惠。从法国当初最开始萌生的想法一直到如今在全球各地广泛延伸遍布的高铁网络,这样一条发展进程轨迹确凿地证实了铁路依旧是陆地之上运输领域里最为行之有效的方式之一。接下来的十年时间当中,我们极有可能目睹既有轮轨运行方面能够跑得更加平稳妥善,同时也会有磁悬浮真正实现投入到商业运营的实际情况。
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